CN211816223U - 一种用于锚杆预应力无损张拉的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于锚杆预应力无损张拉的装置，包括垫墩、顶板、主顶环和次顶环，垫墩上设有第一穿筋孔，第一穿筋孔和第一柱形凹槽沿垫墩的轴向开设，在垫墩的外壁上设有外螺纹，主顶环和次顶环均套设在垫墩的外壁上，在主顶环和次顶环的内壁上均设有内螺纹，在垫墩上设有多个供顶板穿入所述垫墩的穿板槽，顶板设置在主顶环与次顶环之间，所述顶板包括可在第一柱形凹槽轴向移动的配板和可在穿板槽中轴向移动的支腿，支腿伸出穿板槽的外壁，在配板上设有供锚杆杆体穿过的第二穿筋孔。本实用新型对锚杆杆体施加的预应力不会产生任何损失，具有结构简易，操作方便的优点。

Description

一种用于锚杆预应力无损张拉的装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于锚杆预应力无损张拉的装置，适用于所有预应力锚杆在预应力张拉后的锁定过程中消除锚杆的预应力损失，确保锚杆锁定后预应力大小。

背景技术

随着工程建设的快速发展，高层建筑深基坑、高速公路高边坡、桥梁预制预应力箱梁等工程越来越多，使得岩土锚固工程越来越多，其安全性也得到社会各界的普遍关注。

在岩土锚固工程中，由于预应力锚杆能有效控制甚至解决工程中的诸多问题，使得预应力锚杆的应用越来越广泛。而锚杆预应力的张拉施工，锚杆锁定时预应力值的控制及保证直接关系预应力锚杆支护工程的安全与稳定。因此，预应力锚杆的预应力施加及大小控制是岩土锚杆工程中的一个极其重要的施工环节。

而目前，锚杆预应力的张拉施工普遍采用限位板7，参照图21，限位板7的施工过程为：

1、在施工时，将中空钢垫板61套入锚杆杆体66后，放置在梁63上，使中空钢垫板61的钢垫板中孔62与梁63的梁中孔64对中，锚杆的杆体66处于钢垫板中孔中心位置；

2、在杆体66上穿入工作锚具51，向工作锚具51的第二锚孔52中安装工作夹片53，完成工作锚具51及工作夹片53的初始安装；

3、将限位板7套入锚杆杆体66中并抵靠在工作锚具51上；

4、在限位板7的上方放入千斤顶3，杆体66从千斤顶3的中空腔32中穿过，再套入工具锚具41，并依次向工具锚具41的第一锚孔42中放入工具夹片43，并卡紧工具夹片43。

5、向千斤顶3的进油嘴33压入液压油进行加载，顶升油顶31，通过锁住杆体66的工具夹片43和工具锚具41拉伸杆体66，张拉至设计预应力后，停止张拉，同时通过稳定千斤顶3的油压来保持杆体66受到的拉力值不变,并持续一定的时间。

6、通过千斤顶3的回油嘴34回油卸载，下降油顶31至复位状态，使千斤顶3与工具锚具41分离，依次拆除工具夹片43，工具锚具41，千斤顶3及限位板7。

上述的这种限位板在张拉过程中，将限位板7放置于工作锚具51与千斤顶3之间，千斤顶3张拉锚杆杆体66的过程中，杆体66因被拉伸而带动工作锚具51的第二锚孔52中的工作夹片53向上滑动(脱离工作锚具51)，滑动到限位板7中设置的有一定深度的凹槽72底部时，工作夹片53停止滑动，此时，工作夹片53处于松动状态，杆体66可以被继续张拉至张拉力设计值。然后通过千斤顶3慢慢卸载，此时杆体66因回缩会带动工作夹片53向下滑动(与工作锚具51紧固)，最终工作夹片53夹持杆体66紧固在工作锚具51上，此时工作夹片53处于锁紧状态。因工作夹片53夹持杆体66，使杆体66处于受拉状态，故可对被加固土体或被支护结构产生一定的预应力。但是，这种预应力张拉方法会导致一个严重的问题，即工作夹片53依靠杆体66回缩而紧固，会因杆体66回缩量大甚至无法控制，引起杆体拉力的严重损失，即预应力损失。如果通过超张拉来补偿施工工艺带来的预应力损失，很容易因杆体66受到较高的张拉应力而出现不可恢复的塑性变形甚至损伤，带来更严重的工程安全隐患。因此，预应力锁定值大小的控制是目前的预应力锚杆施工过程中的亟待解决的重要问题。

有鉴于此，本发明人对预应力锚杆张拉技术及施工工艺进行深入研究，遂有本案产生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简易、操作方便、能解决应力损失问题的装置。

为了达到上述目的，本实用新型采用这样的技术方案：

一种用于锚杆预应力无损张拉的装置，包括垫墩、顶板、主顶环和次顶环，垫墩上设有供锚杆杆体穿过的第一穿筋孔和用于容置工作夹片的第一柱形凹槽，第一穿筋孔和第一柱形凹槽沿垫墩的轴向开设，在垫墩的外壁上设有外螺纹，主顶环和次顶环均套设在垫墩的外壁上且主顶环远离垫墩的第一柱形凹槽设置，在主顶环和次顶环的内壁上均设有与所述外螺纹配合的内螺纹，在垫墩上设有多个供所述顶板穿入所述垫墩的穿板槽，穿板槽从垫墩的底部贯穿至第一柱形凹槽的第一抵顶面，所述顶板设置在主顶环与次顶环之间，所述顶板包括可在第一柱形凹槽内轴向移动的配板和可在穿板槽中轴向移动的支腿，支腿伸出穿板槽的外壁，在配板上设有供锚杆杆体穿过的第二穿筋孔。

作为本实用新型的一种优选方式，所述垫墩的底端上设有多个增强腿，多个增强腿围成第二柱形凹槽，第二柱形凹槽的直径大于工作锚具的外径，第二柱形凹槽沿轴向的槽壁为第二内壁，第二内壁与所述第一柱形凹槽通过第二抵顶面衔接。

作为本实用新型的一种优选方式，所述第一柱形凹槽的顶面为第一抵顶面，所述穿板槽从所述垫墩的底端延伸至所述第一抵顶面。

作为本实用新型的一种优选方式，所述第一穿筋孔与所述第一柱形凹槽同轴设置且孔径相同。

作为本实用新型的一种优选方式，所述垫墩的底端上设有多个增强腿，多个增强腿围成第二柱形凹槽，第二柱形凹槽的直径大于工作锚具的外径，第二柱形凹槽沿轴向的槽壁为第二内壁，第二内壁与所述第一柱形凹槽通过第二抵顶面衔接。

作为本实用新型的一种优选方式，所述增强腿的端部形成第三抵顶面，第三抵顶面与所述第二内壁的衔接处设有倒角。

作为本实用新型的一种优选方式，所述支腿为多个，多个所述支腿沿所述配板的周向均匀布设。

作为本实用新型的一种优选方式，所述主顶环和所述次顶环均包括压环和主把手，主把手为多个，多个主把手沿周向均匀布设在所述压环的外壁。

本实用新型还提出了一种用于锚杆预应力无损张拉的装置的张拉方法，包括如下步骤：

(1)将顶板的支腿对准垫墩的穿板槽后，套入顶板，从垫墩的穿板槽侧旋拧入次顶环，直至次顶环将顶板抵顶至第一抵顶面，再从垫墩的顶端旋拧入主顶环，使主顶环的顶面略低于垫墩的顶面，完成垫墩的组装；

(2)将组装好的垫墩穿入锚杆杆体且放在工作锚具与千斤顶之间，当千斤顶张拉锚杆杆体至设计预应力大小后，将次顶环下调至工作锚具顶面以下位置，再向下调节主顶环高度，通过主顶环下压顶板的支腿，带动配板将工作夹片压入第二锚孔中，至锁紧锚杆杆体为止，完成锚杆预应力的无损锁定；

(3)通过千斤顶回油卸载，使千斤顶与工具锚具分离，依次拆除工具夹片、工具锚具、千斤顶及垫墩。

使用本实用新型的装置前，先从垫墩的顶端上套入主顶环，再依次从垫墩的底端套入顶板和次顶环，旋拧次顶环顶升顶板至抵顶第一抵顶面止，完成垫墩的组装。使用本实用新型的装置时，依次向杆体上套入工作锚具和工作夹片，组装好的垫墩，千斤顶、工具锚具和工具夹片，然后通过千斤顶将杆体张拉至设计的预应力大小后，先向下调节次顶环至第二抵顶面以下，再向主顶环主把手套入扭力扳手，向下旋拧主顶环的支腿，使主顶环下压顶板，进而带动顶板的配板向下压顶工作夹片，使工作夹片顶入工作锚具的第一锚孔中至紧止，则工作夹片与杆体处于锁死状态，杆体被紧密夹持，然后再对千斤顶回油卸载并拆除。由于在千斤顶回油卸载前，工作夹片与杆体已经处于锁死状态，所以，在杆体放张过程中，工作锚具以下部分的杆体无法回缩，因此该范围的杆体的拉伸变形量不变，杆体所受拉力也不变，故对锚杆杆体施加的预应力不会产生任何损失，本实用新型具有结构简易，操作方便的优点。

附图说明

图1为本实用新型用于预应力锚杆张拉施工的示意图；

图2为本实用新型组成部件构成的断面图。

图3为本实用新型垫墩的断面图。

图4为本实用新型垫墩的正视图。

图5为本实用新型图3的A-A处断面图。

图6为本实用新型图3的B-B处断面图。

图7为本实用新型图3的C-C处断面图。

图8为本实用新型顶板的剖面图。

图9为本实用新型顶板的俯视图。

图10为本实用新型主顶环的俯视图。

图11为本实用新型图10的D-D处断面图。

图12为本实用新型第二种垫墩的断面图。

图13为本实用新型第二种垫墩的正视图。

图14为本实用新型图12的E-E处断面图。

图15为本实用新型第三种垫墩的断面图。

图16为本实用新型第三种垫墩的正视图。

图17为本实用新型第四种垫墩的断面图。

图18为本实用新型第四种垫墩的正视图。

图19为工具锚具与杆体的连接断面示意图。

图20为图19的F-F处断面图。

图21为采用限位板的预应力锚杆张拉示意图。

图22为图21的H-H处断面图。

图23为图21的J-J处断面图。

图24为本实用新型采用辅助钢环张拉施工的示意图。

图25为辅助钢环平面图。

图中：

垫墩 11 第一穿筋孔 111

第一抵顶面 112 第二抵顶面 113

第三抵顶面 114 第一内壁 115

第一柱形凹槽 1151 第二内壁 116

第二柱形凹槽 1161 增强腿 117

穿板槽 118 外螺纹 119

顶板 12 第二穿筋孔 121

配板 122 支腿 123

主顶环 13 压环 131

主把手 132 内螺纹 133

次顶环 14 辅助钢环 16

千斤顶 3

油顶 31 中空腔 32

进油嘴 33 出油嘴 34

工具锚具 41 第一锚孔 42

工具夹片 43 第一内螺纹 44

工作锚具 51 第二锚孔 52

工作夹片 53 第二内螺纹 54

中空钢垫板 61 板中孔 62

梁 63 梁中孔 64

灌浆体 65 杆体 66

隔离套管 67 地面 68

限位板 7 第三穿筋孔 71

凹槽 72

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面结合实施例进行详细阐述。

参见图1至图25，一种用于锚杆预应力无损张拉的装置，包括垫墩11、顶板12、主顶环13和次顶环14；在使用时，组装完毕的垫墩11安装在工作锚具51与千斤顶3之间。

本实用新型中提出了四种结构的垫墩：

参照图17，该实施方式中，垫墩11上设有第一穿筋孔111和第一柱形凹槽1511，第一穿筋孔111和第一柱形凹槽1511同轴设置且孔径相同，此时第一穿筋孔111作为杆体66穿过的孔，第一柱形凹槽1511作为容置工作夹片53的孔，也即此时第一穿筋孔111与第一柱形凹槽1511可以理解为从垫墩11顶部贯穿至底部的通孔。

参照图12，该实施方式在图17的基础上，所述垫墩11的底端设有多个增强腿117，多个增强腿117围成第二柱形凹槽1161，第二柱形凹槽1161的直径大于所述第一穿筋孔111的直径，第二柱形凹槽1161的直径大于工作锚具51外径4-10mm，第二柱形凹槽1161沿轴向的槽壁为第二内壁116，第二内壁116与所述第一穿筋孔111通过第二抵顶面113衔接。

参照图15，该实施例中，垫墩11上设有供锚杆杆体66穿过的第一穿筋孔111和用于容置工作夹片53的第一柱形凹槽1151，第一穿筋孔111为多个，将第一穿筋孔111采用间隔布置，第一穿筋孔111对应工作锚具51的第二锚孔52设置，第一柱形凹槽1151沿轴向的槽壁为第一内壁115，第一内壁115通过第一抵顶面112与第一穿筋孔11连接。

参照图3，该实施例在图15的基础上，在所述垫墩11的底端上设有多个增强腿117，多个增强腿117围成第二柱形凹槽1161，第二柱形凹槽1161的直径大于所述第一柱形凹槽1151的直径，第二柱形凹槽1161的直径大于工作锚具外径4-10mm，第二柱形凹槽1161沿轴向的槽壁为第二内壁116，第二内壁116与所述第一内壁115通过第二抵顶面113衔接。

以图3的实施例为例，下面详细地说明本实用新型的构思及施工方法：

垫墩11上设置有第一穿筋孔111、穿板槽118和外螺纹119；第一穿筋孔111沿垫墩11轴向对称环设，且第一穿筋孔111对应工作锚具51的第二锚孔52设置，在实施例中显示了4个第一穿筋孔111。垫墩11的外壁高度范围内均设置有外螺纹119，在垫墩11底部依次设置有两个直径不相同的柱形凹槽，远离垫墩11底部的为第一柱形凹槽1151，靠近垫墩11底部的为第二柱形凹槽1161，第一柱形凹槽1151直径小于第二柱形凹槽1161，第二柱形凹槽1161的直径大于工作锚具51外径4-10mm。第一柱形凹槽1151的顶面为第一抵顶面112，第一柱形凹槽1151的内壁为第一内壁115；第二柱形凹槽1161的顶面为第二抵顶面113，第二柱形凹槽1161的内壁为第二内壁116。在两个柱形凹槽高度范围内，沿垫墩11轴向均匀环设有贯通的穿板槽118，穿板槽118分别从垫墩11的外螺纹119延伸至第一内壁115和第二内壁116，第二内壁116与垫墩11外壁所围成的多个分离式环状体为增强腿117，增强腿117的底面为第三抵顶面114。

顶板12包括圆形的配板122和支腿123，配板122上对称环设有第二穿筋孔121，第二穿筋孔121对应工作锚具51的第二锚孔52设置，配板122外径小于第一柱形凹槽1151内径2-8mm，支腿123与配板122相连接，支腿123对称环设在配板122上，支腿123与穿板槽118相对应，支腿123宽度小于穿板槽118净宽2-4mm，支腿123最外侧点所围成的圆的直径大于垫墩11外径60-100mm，支腿123厚度与配板122厚度相等。

主顶环13包括压环131、主把手132和内螺纹133，压环131内径与垫墩11外径一致，压环131内壁设置的内螺纹133与垫墩11外壁的外螺纹119相配合，压环131可以通过内螺纹133旋拧在垫墩11上，压环131外壁对称设置有主把手132，压环131厚度10-30mm，压环131高度20-50mm。次顶环14与主顶环13结构可以相同。作为一种优选方案，主顶环13的主把手132的高度可以和压环131相同。

作为另一种实施方案，次顶环14的高度可以小于主顶环13高度。

作为一种优选方案，第二穿筋孔121直径比杆体66直径大4-6mm。

作为一种优选方案，第一内壁115至工作夹片53的最小净距为5-15mm。

作为一种优选方案，第一抵顶面112与穿板槽118顶部齐平。

作为一种优选方案，穿板槽118顶部至初装工作夹片53后顶部的距离20-60mm。

作为一种优选方案，顶板12厚度10-20mm，顶板12抵顶至第一抵顶面112时，顶板12至初装工作夹片53顶部的距离10-40mm。

作为一种优选方案，第二抵顶面113与第一内壁115的交界线可加工成边长5-10mm的倒角。

作为一种优选方案，第三抵顶面114与第二内壁116的交界线可加工成边长5-10mm的倒角。

本实用新型一种用于预应力锚杆无损张拉的装配式钢垫，其施工步骤如下：

(1)将中空钢垫板61套入锚杆杆体66后，放置在梁63上，梁设于地面68上，使中空钢垫板61的板中孔62与梁63的梁中孔64对中，锚杆的杆体66处于板中孔62中心位置。

(2)在杆体66上穿入工作锚具51，向工作锚具51的第二锚孔52中安装工作夹片53，完成工作锚具51及工作夹片53的初始安装。

(3)将顶板12的支腿123对准垫墩11的穿板槽118后，向垫墩11内套入顶板12，从垫墩11的穿板槽118侧旋拧入次顶环14，直至次顶环14将顶板12抵顶至第一抵顶面112，再从垫墩11的顶端旋拧入主顶环13，使主顶环13的顶面略低于垫墩11的顶面，即完成垫墩11的组装。

(4)再将组装好的垫墩11套入杆体66上，使第二抵顶面113抵顶在工作锚具51上，第三抵顶面114抵顶在中空钢垫板61上。

(5)然后在垫墩11的上面依次套入千斤顶3和工具锚具41，向工具锚具41的第一锚孔42中放入工具夹片43，并卡紧工具夹片43。

(6)向千斤顶3的进油嘴33压入液压油进行加载，顶升油顶31，通过锁住杆体66的工具夹片43和工具锚具41拉伸杆体66，张拉至设计预应力后，停止张拉，同时通过稳定千斤顶3的油压来保持杆体66受到的拉力值不变。

(7)将次顶环14下调至工作锚具51顶面以下位置，再向下调节主顶环13高度，通过主顶环13下压顶板12的支腿123，带动配板122将工作夹片53压入第二锚孔52中，最终使得工作夹片53锁死杆体66，即完成锚杆设计预应力的锁定。

(8)通过千斤顶3的回油嘴34回油卸载，下降油顶31至复位状态，使千斤顶3与工具锚具41分离，依次拆除工具夹片43，工具锚具41，千斤顶3及垫墩11。

参照图24和图25，当本实用新型采用图15的垫墩11时，在施工时，可以增加辅助钢环16，辅助钢环16的顶面与工作锚具51的顶面齐平，辅助钢环16套设在工作锚具51外并抵顶在中空钢垫板61，再将组装好的垫墩11套入杆体66上，使第二抵顶面113抵顶在工作锚具51和辅助钢环16上，辅助钢环16起到支腿的作用。

由于技术方案的运用，与传统采用限位板进行锚杆预应力的张拉施工相比，本实用新型具有下列显著优点：(1)杆体66放张前，工作夹片53可以将杆体66锁死在工作锚具51上。杆体66张拉至规定的预应力大小后，先向下调节次顶环14至工作锚具51顶面以下，再向下调整主顶环13下压顶板12的支腿123，带动顶板12的配板122向下压顶工作夹片53，进而使工作夹片53顶入工作锚具51的第二锚孔52中，至紧止，使得工作夹片53与杆体66处于锁死状态，杆体66被紧密夹持。(2)杆体66放张后，锚杆杆体66不会因自身回缩而产生预应力损失。由于工作夹片53已锁死杆体66，在杆体66放张过程中，工作锚具51以下部分的杆体66无法回缩，因此该范围的杆体66的拉伸变形量不变，杆体66所受拉力也不变，故对锚杆施加的预应力不会产生任何损失。(3)本实用新型的结构具有结构简易、成本低，操作方便的优点。

上面结合附图对本实用新型做了详细的说明，但是本实用新型的实施方式并不仅限于上述实施方式，本领域技术人员根据现有技术可以对本实用新型做出各种变形，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于锚杆预应力无损张拉的装置，其特征在于：包括垫墩、顶板、主顶环和次顶环，垫墩上设有供锚杆杆体穿过的第一穿筋孔和用于容置工作夹片的第一柱形凹槽，第一穿筋孔和第一柱形凹槽沿垫墩的轴向开设，在垫墩的外壁上设有外螺纹，主顶环和次顶环均套设在垫墩的外壁上且主顶环远离垫墩的第一柱形凹槽设置，在主顶环和次顶环的内壁上均设有与所述外螺纹配合的内螺纹，在垫墩上设有多个供所述顶板穿入所述垫墩的穿板槽，所述穿板槽从所述垫墩的底部向顶部方向延伸，所述顶板设置在主顶环与次顶环之间，所述顶板包括可在第一柱形凹槽内轴向移动的配板和可在穿板槽中轴向移动的支腿，支腿伸出穿板槽的外壁，在配板上设有供锚杆杆体穿过的第二穿筋孔，所述第二穿筋孔对应工作锚具的第二锚孔设置。

2.如权利要求1所述的一种用于锚杆预应力无损张拉的装置，其特征在于：所述第一穿筋孔的数量为多个，所述穿板槽的高度与所述第一柱形凹槽的高度相同。

3.如权利要求2所述的一种用于锚杆预应力无损张拉的装置，其特征在于：所述垫墩的底端上设有多个增强腿，多个增强腿围成第二柱形凹槽，增强腿的高度与工作锚具的高度相同，第二柱形凹槽的直径大于工作锚具的外径，第二柱形凹槽沿轴向的槽壁为第二内壁，第二内壁与所述第一柱形凹槽通过第二抵顶面衔接；所述穿板槽的高度为所述第一柱形凹槽的高度与第二柱形凹槽的高度之和。

4.如权利要求1所述的一种用于锚杆预应力无损张拉的装置，其特征在于：所述第一穿筋孔与所述第一柱形凹槽同轴设置且孔径相同；所述穿板槽的高度与所述第一柱形凹槽的高度相同。

5.如权利要求4所述的一种用于锚杆预应力无损张拉的装置，其特征在于：所述垫墩的底端上设有多个增强腿，多个增强腿围成第二柱形凹槽，增强腿的高度与工作锚具的高度相同，第二柱形凹槽的直径大于工作锚具的外径，第二柱形凹槽沿轴向的槽壁为第二内壁，第二内壁与所述第一柱形凹槽通过第二抵顶面衔接；所述穿板槽的高度为所述第一柱形凹槽的高度与第二柱形凹槽的高度之和。

6.如权利要求1所述的一种用于锚杆预应力无损张拉的装置，其特征在于：所述支腿为多个，多个所述支腿沿所述配板的周向均匀布设。

7.如权利要求1所述的一种用于锚杆预应力无损张拉的装置，其特征在于：所述主顶环和所述次顶环均包括压环和主把手，主把手数量和间距与穿槽孔的数量和间距均一致，多个主把手沿周向均匀布设在所述压环的外壁。

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